直驱式永磁同步风力发电机性能研究

通过等效磁路法设计了额定功率1.5MW的直驱式永磁风力发电机;为了深入研究额定功率1.5MW的直驱式永磁风力发电机的运行特性,采用场路结合法分析了永磁风力发电机在空载、额定负载和短路情况下的运行特点,并验证了所设计永磁风力发电机的可行性;在此基础上,将极孤系数、负载变化对永磁同步发电机输出功率的影响进行了仿真;对比研究了每极每相槽数对永磁同步发电机性能的影响.结果表明:极槽匹配对直驱式风力永磁发电机性能有很大影响;通过合理选择极数、槽数以及极弧系数,可以减少输出电压谐波分量的影响,降低永磁材料的使用,节省成本,有助于直驱式风力永磁发电机获得良好的性能.     

基于变流器控制策略的直驱永磁风力发电机优化设计

直驱永磁风力发电机通过一个背靠背全功率变流器与电网相连,因此传统基于电网电压的直接并网同步发电机设计与分析模型不再适用于直驱永磁风力发电机。本文提出了一种新的直驱永磁风力发电机的设计分析模型,该模型综合考虑了变流器电流矢量控制策略对发电机特性和性能的影响,能更准确地反映直驱永磁风力发电机的实际运行状况。基于该模型,运用遗传算法对1.5MW、3MW、5MW、7MW和10MW五种功率等级的永磁直驱风力发电机进行了以材料成本最低为目标的优化设计,设计结果表明电机的重量和成本都得到了下降。最后运用有限元方法,对10MW永磁直驱风力发电机进行了空载、负载的性能仿真分析,仿真结果验证了本文提出的设计模型和优化设计方法的正确性。     

1.5MW直驱永磁风力发电机性能研究

分析了极数、槽数和相数对直驱永磁风力发电机性能的影响,以及减小齿槽转矩和提高输出功率的极、槽配合和极弧系数的选取方法。运用等效电路模型设计额定功率为1.5 MW、78极324槽的直驱永磁风力发电机,基于ANSOFT有限元法,研究了直驱永磁风力发电机在额定、短路情况下的运行特点,并进行了发电机运行特性理论分析和实验研究,通过仿真和实验验证了所设计直驱永磁电机的可行性和实用性。     

高压直驱永磁风力发电机电磁设计

以高压直驱永磁风力发电机为研究对象,参照Windformer的设计,在传统永磁同步风力发电机的基础上,采用XLPE高压电缆作为定子绕组,进行1.5 MW/10.5 k V内转子新型高压直驱永磁风力发电机电磁设计,在Ansoft Maxwell环境下建立二维模型,对其空载情况下静态电磁场进行仿真,得到发电机内部各部件空载时电磁场分布情况。分析仿真结果,并与传统直驱永磁风力发电机空载电磁场分布进行对比,可证明该高压直驱永磁风力发电机电磁设计方案能够达到设计的主要要求。     

2MW双定子直驱永磁同步风力发电机的设计

根据直驱风力发电机级数多、转速低、体积大的特点,设计了额定功率2 MW的双定子直驱式永磁同步风力发电机,并通过电磁场有限元分析软件对所设计发电机进行了空载和额定负载情况下的仿真研究,验证了设计方案的可行。并与同功率的单定子永磁发电机相比,双定子永磁同步风力发电机性能良好,同时可以减轻重量,并有效提高电机的空间利用率,对双定子复合式风力发电机的设计具有一定的参考价值。     

直驱永磁同步风力发电机空载短路分析

利用ANSOFT电磁场软件,建立了基于Maxwell的直驱永磁风力发电机二维瞬态有限元模型,对MW级直驱永磁风力发电机进行了空载性能和各种突然短路分析。通过理论分析和仿真结果验证,得到了各种故障工况下所能得到的最大电枢电流和获得最大电枢电流的初始条件,为永磁电机设计永磁体工作点的确定提供了理论依据。     

9MW海上用半直驱永磁风力发电机电磁特性分析

随着海上用风力发电装机容量的不断增加,大功率永磁风力发电机正成为各国的研发热点。本文针对海上用大功率半直驱永磁风力发电机,进行了电磁设计,并对设计参数进行了详细的分析,包括空载特性、齿槽转矩、负载特性、损耗特性等。同时,针对大功率风力发电机相间突发短故障状态进行了研究,对突发一相短路、两相短路、三相短路下的电压、电流以及永磁体磁场强度等特性进行了分析,保证在突发相间短路下,永磁风力发电机的可靠性。基于以上分析,加工了两台9MW的永磁风力发电机,通过样机的对拖实验对理论分析进行了验证,同时证明了该样机具有良好的电磁特性,为海上用大功率永磁风力发电机的设计与发展提供了有价值的参考。     

半直驱永磁风力发电机多相绕组结构设计及性能分析

以2 MW、六相半直驱永磁风力发电机为例,阐述了多相电机相数的定义及其绕组结构,基于场路耦合法,构建了多相半直驱永磁风力发电机的有限元模型,分析了半直驱永磁风力发电机的动态性能及在缺相情况下的运行特性,在此基础上,对比了直驱与半直驱永磁风力发电机性能。仿真表明,采用该方法设计的多相半直驱永磁风力发电机是可行的,可靠性较高。     

新型直驱永磁风力发电机电磁场数值分析

以新型直驱永磁风力发电机为研究对象,在完成采用XLPE高压电缆作为定子绕组的1.5 MW/10.5kV内转子新型直驱永磁风力发电机电磁设计的基础上,在Ansoft Maxwell环境下建立发电机二维模型,对发电机各个工况下的电磁场进行有限元仿真与分析,包括静态空载、额定负载、不对称短路故障情况,对发电机永磁体在出线端突然三相短路时受冲击电流影响是否会发生局部失磁进行分析,验证新型永磁风力发电机电磁设计的可行性。结果表明,新型风力发电机与传统永磁风力发电机电磁场分布规律一致,且其额定电压高,绕组电流密度较小,额定负载与单相短路情况下永磁体磁场受电枢磁场影响较小,铜耗和铁耗也较小,同时在极端短路情况下永磁体局部不会出现永久性退磁,设计方案可行。     

直驱永磁风力发电机空载短路去磁分析

利用Maxwell电磁场有限元计算软件,建立了基于Ansoft的直驱永磁风力发电机二维瞬态有限元模型,利用Ansoft强大的电磁场分析和后处理功能,仿真得到了直驱永磁风力发电机在正常和空载短路下的电磁场分布和相关性能曲线,分析了空载短路下短路电流对永磁体的去磁磁场,为直驱永磁风力发电机优化设计提供判断依据.     

大功率中速永磁风力发电机设计及性能研究

提出了一种基于ANSYS Maxwell 2D等效磁路法的电磁仿真和工程热分析相结合的电机设计方法。通过Maxwell 2D对4.8 MW中速永磁风力发电机进行设计,为了进一步研究发电机的运行特性,建立了永磁发电机有限元分析计算模型。对发电机的空载、额定负载和短路性能进行仿真分析计算,获得各工况下的电流、反电动势和电磁转矩等波形,并且采用热路法对电机各部分温升情况进行计算。仿真计算结果表明该发电机设计合理,各项指标均符合要求。电磁仿真和工程热分析相结合可以更加准确地指导电机设计,为发电机的电磁设计和结构优化提供理论依据。     

直驱永磁风力发电机短路退磁分析

以一台3MW直驱永磁风力发电机为例,建立有限元分析模型和外电路模型,并进行联合仿真计算。重点研究了短路运行过程中永磁体的退磁情况,通过磁链分析和有限元计算,寻找到了永磁发电机的最大退磁风险发生的时刻和在永磁体上的位置,分析了分数槽绕组电枢反应对永磁体的影响特点,从而便于指导永磁发电机设计时防退磁措施研究。     

不同类型风电机组对系统短路容量的影响

随着风电机组的大规模并网,研究风机并网对系统短路容量的影响意义重大。文中考虑短路故障发生的不同位置,分别分析了鼠笼型异步风机、双馈风机以及直驱永磁式风机在短路故障发生时的短路电流,得到故障时刻三种不同类型风机的短路电流的表达式和影响因素。分别搭建含三种风机的配电网模型,仿真相同容量的不同类型风机在系统发生后的输出电流以及对系统短路容量的影响情况。仿真结果表明,相同容量的不同类型风机对系统的短路容量具有不同影响,风机的低电压穿越保护装置的动作情况也会对系统短路容量产生较大的影响。     

潮流能永磁发电机电磁设计与仿真分析

为优化75kW潮流能永磁发电机的磁路结构设计,本文根据技术要求和边界条件,选择合适的电磁拓扑,初步确定电磁结构,然后采用有限元仿真分析软件计算电磁参数,并针对涡流损耗、第二气隙、拉杆环流等问题专题分析。结果表明,采用有限元仿真分析软件计算电磁参数直观、准确,第二气隙、拉杆环流的仿真分析结果为磁路结构的设计提供依据。     

基于类神经网络的MW永磁风力发电机短路故障智能诊断

针对大型永磁风力发电机故障诊断工作薄弱的现实,通过建立基于发电机结构的典型短路故障仿真模型,对多种电磁场和温度场故障联合研究,利用同一模型场路耦合求解电磁场和温度场,得出短路故障发生时的电磁场和温度场数据及分布规律;为提高诊断可靠性,先利用BP网络诊断,后利用Elman神经网络对动态系统诊断较为优越的特点诊断,最后概率神经网络(PNN)对短路故障发生时的多源数据(电流、磁场、温度和振动特征信息)融合处理诊断,以判断发生单一或者复合故障;结合MW永磁直驱样机的试验数据及风电场的运行数据,对发电机典型短路故障进行理论结合试验的诊断,分类对比了诊断结论.     

同步发电机短路故障分析方法研究

为提高同步发电机励磁绕组匝间短路故障的诊断速度和精度,提出了一种基于“场路结合”算法的故障分析方法。首先,建立了同步发电机励磁绕组匝间短路故障的扩充多回路数学模型。在此基础上,利用有限元分析确定了电感参数表达式,将有限元分析所得电感参数代入回路电压方程即可实现场路结合分析。以1台凸极同步发电机作为平台,进行仿真和实验研究,数据对比表明:场路结合法不仅具有较高的准确度而且可以提高计算效率,可以为励磁绕组匝间短路保护提供依据。     

无刷励磁同步发电机系统数字仿真分析与计算

采用统一的标么值系统，对由带旋转整流器的交流励磁机和主发电机所构成的无刷励磁同步发电机系统的运行作了全面的数字仿真分析，列写了系统状态方程和进行数字仿真计算，文中提供了主发电机三相突然短路的算例与结果。